光学压力传感器——无智能，不表面

汽车内饰材料也走向了智能化之路。

根据佐思汽车研究《2023年汽车智能表面研究报告》最新数据，2018年-2023年，国内搭载智能表面的车型逐年增长，2022年搭载量有5.2万辆，2023年1-9月搭载量已攀升至25.6万辆，其中中控台和氛围灯为搭载智能表面的主要车身部位。 

2023年1-9月主要车型智能表面搭载部位

*图源：佐思汽研《2023年汽车智能表面研究报告》

1、理解“广义”智能表面

你是怎么理解智能表面这个词？

艾迈斯欧司朗资深应用工程师曹异域认为这个词有“狭义”和“广义”之分。

从狭义来说，智能表面，顾名思义，是指具有智能功能的表面。

当我们把这个概念再扩展一下，智能表面不光是指这一层表面本身。它通常由一层表面材料组成，如塑胶、织物或皮革等，这些材料下面隐藏着传感器、光源和执行器，基于它们，智能表面能够感知用户的操作并提供相应的反馈——这可能也是大部分人对智能表面的理解。

但如果把这个范围再扩大一下，曹异域认为，更广义的智能表面是指任意结合了光源和传感的表面，即使距离该表面一定距离，仍能被感应，而使表面做出相应的改变。“比如，可以用手势控制光的传播方向、亮暗、色温的阅读灯。因此，只要有传感和照明的结合，都属于我们所认为的智能表面范围。”

可以说，在人机交互的世界里，智能表面正逐渐成为新的前沿领域。从汽车内饰的触控交互设计到更广义的智能表面应用，智能表面正以前所未有的速度改变着人们的生活。

2、因地制宜的智能表面方案总览

智能表面首先应能感应，而感应就会存在不同距离，不同压力的情况。

当距离很远时，用dToF感应得心应手。作为实现了多分区的dToF，艾迈斯欧司朗的TMF882X一颗就可以完成手势识别。

如果在座舱内距离稍近，但仍不希望直接接触时，可以用红外发射器+接收器的组合应用来实现感知。

以及像AS8579这款电容式传感器，它不仅可以用作触摸，也可近距离隔空感知。

当接触表面时，就需要压力传感器。不同于传统的压电陶瓷方案，艾迈斯欧司朗的光学压力传感器是一个纯光学的解决方案。

“因此，上面这张图就囊括了我们跟智能表面相关的系列产品，除了上面所提及的，还有可以感受环境光亮度对应进行屏幕调节的环境光传感器ALS，相应的LED产品，比如360°发光的E1515，以及智能RGB产品RGBi，还有同样可实现舱内照明/显示功能艾迈斯欧司朗独有的微透镜阵列（MLA）方案。”

3、4大细分应用呈现

将上述产品应用于智能表面，就会催生4大细分应用：其一，智能手势/坐姿控制；其二，智能表面应用；其三，显示屏；其四，氛围灯照明。

智能手势/坐姿控制：dToF主场

比如说Matrix Read Lamp的案例，将矩阵概念导入阅读灯中，同时结合TMF882X dToF传感器，即可实现智能分区照亮。

特别是TMF882X还可感知人的手势，因此当用户做出不同手势时，也可相应对灯光做出不同控制。将这个应用场景再扩展一下，如果灯下的用户有着不同坐姿，或者坐在不同位置时，灯光也会随着人的位置/坐姿进行主动调整。

TMF882X的体积非常小，尺寸仅为4.6*2*1.4mm，但测距长度可达5m，装载在汽车中隐蔽性也非常好。“但即使这款dToF能够做出16个分区，我们也仅是通过机器学习的方法识别出手势动作，仍不足以看清用户的相貌等，其实这也是对用户隐私的最好保护。”

智能表面：典型应用

想象一个异常简洁的座舱环境，但当我们的手在智能表面一挥动，即可看见指示灯亮起来，随之并行的还有操作界面的显示，它会指导用户相应操作步骤，伴随操作智能表面也会对应变化。当做完所有操作，手离开智能表面附近，一切又恢复如常。

“这是极具科幻色彩的一幕，大家也可以猜一下，这类应用中包含几种感应方式？”

看似有离手操作，有触摸操作，但其实这两个操作都可以用同一颗芯片来完成——电容式传感芯片AS8579。

足够大的动态范围，IQ分离检测算法……潮湿环境，或者戴手套操作都不会影响AS8579效果。

“AS8579这款电容式传感器不仅具备传感功能，还具备压力检测功能。为什么需要压力功能，主要是防误触。特别是在座舱内使用时，出于安全考虑，即使用户接触，也可再确认用户的真实意图时，比如只有他进一步按压相应虚拟按键，系统才能感知并采取相应措施，这也将进一步确保舱内安全。”

因此，在智能表面中，压力传感器必不可少。那除了AS8579外，艾迈斯欧司朗的光学式压力传感器也已经过车规，特别是SFH 9206这款产品，集成了发射端和接收端，只需结合MCU控制和算法即可使用。

显示屏应用：

若要对显示屏进行角度调节、亮暗变化操作，其实无需触摸，只需近距离离手操作即可。当然这种离手的手势控制，用dToF或者结合红外发射器+接收器的接近式传感器皆可。

其次，车载显示屏不可避免会碰到各类强/弱环境光情况，在这些极端条件下，都需要对屏幕做出一些调节，从而匹配人眼舒适度。环境光传感器ALS例如SFH 5701和SFH 5711此时就会发挥关键作用。

评判环境光传感器优劣的关键，就是它能够感受到的光谱范围是否和人眼看得到的光谱范围完美契合。SFH 5711正是这样一款产品，完美契合人眼光敏感度曲线，同时也已经通过汽车认证。

按键&氛围灯：

dToF当然也可承载调节座舱氛围的“重任”。事实上，这个思路已经被落地。基于dToF传感器检测手势动作，以此来控制氛围灯的亮暗、色温。

此外，通常情况下，类似氛围灯和虚拟按钮这类氛围指示功能，通常是将光源放在智能表面后面。但艾迈斯欧司朗的微透镜阵列（MLA）可以另辟蹊径，实现类似效果。

“大部分情况，我们是将MLA用作汽车外饰的地毯灯，但实际上它也可以直接用作内饰氛围投影，此时就不需要将MLA放置在智能表面后面了，这也是它的一大优势。”

当然，氛围灯市场目前最大的趋势就是“大”，追求大面积，这就需要更多数量，甚至是成百上千颗LED灯珠配合。

但连接数量如此多的灯，在线路方面有着很大负担。“因为每颗LED都需要驱动、控制，对它进行校准、测温。”内置驱动控制的智能LED方案RGBi应运而生，特别是对氛围灯灯珠数越来越多的未来，将形成极大的系统优势。